CN219678224U

CN219678224U - 一种电机

Info

Publication number: CN219678224U
Application number: CN202320586963.9U
Authority: CN
Inventors: 李铁才; 李西峙
Original assignee: Shenzhen Tatfook Network Tech Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Tatfook Network Tech Co Ltd
Priority date: 2023-03-16
Filing date: 2023-03-16
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2033-03-16

Abstract

本申请公开了一种电机，该电机包括转子和定子，该定子包括至少一绕组单元，其中每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个子绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，该至少两个子绕组单元内的感应电势具有相反的变化趋势，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子的径向偏移方向互为反向的径向回复力。本申请公开的电机在无需附加其他传感器和控制器的情况下，实现了转子与定子在径向方向自动对中，与加装磁悬浮轴承的电机相比，本申请提供的电机在结构上更为简单。

Description

一种电机

技术领域

本申请涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机。

背景技术

磁悬浮轴承利用对转子的电磁力将转轴悬浮起来，转轴与定子保持非接触的状态，因此具有无磨损、高转速、高精度、长寿命等优点。

磁轴承包括径向磁悬浮轴承，其中，径向磁悬浮轴承通过相应设置的传感器判断转轴是否发生径向偏移，若检测当前产生径向偏移，则径向磁悬浮轴承通过与固定套装在转轴上的推力盘之间的电磁力来调整转轴在径向上的位置，从而实现对转轴径向偏移的调节。目前常见的径向磁悬浮轴承存在结构复杂、装配困难、尺寸大、价格昂贵等缺陷。

实用新型内容

本申请提供一种电机。

本申请采用的一个技术方案是提供一种电机，电机包括转子和定子。该定子包括至少一绕组单元，其中每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个子绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，至少两个子绕组单元内的感应电势具有相反的变化趋势，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子的径向偏移方向互为反向的径向回复力。

其中，至少两个子绕组单元的数量为n个，并绕转子的轴向呈360°/n旋转对称，其中n为大于或等于2的正整数。

其中，至少两个子绕组单元的数量为2个，并绕转子的轴向呈180°旋转对称。

其中，每个子绕组单元包括沿定子的周向相邻设置的至少两个绕组，同一子绕组单元内的至少两个绕组彼此串联，以形成一串联支路，同一绕组单元的串联支路彼此并联。

其中，每个子绕组单元包括沿定子的周向相邻设置的至少两个绕组，同一绕组单元内的绕组彼此并联。

其中，转子上设置有磁极，转子的极对数为偶数，每个绕组单元内的至少两个子绕组单元的同名端并联。

其中，转子上设置有磁极，转子的极对数为奇数，每个绕组单元内的至少两个子绕组单元的异名端并联。

其中，绕组单元的数量为沿定子的周向排列多个，多个绕组单元的子绕组单元的一端彼此连接，以形成一中性点。

其中，转子相对于定子的转动过程中，感应电势为至少两个子绕组单元内的反电势。

其中，转子相对于定子的启动过程中，感应电势由电机的电源提供。

其中，电机为永磁电机、开关磁阻电机或感应电机。

本申请的有益效果是：电机的定子包括至少一绕组单元，每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子径向偏移方向互为反向的径向恢复力。本申请提出的电机在无需附加其他传感器和控制器的情况下，实现了转子的径向自动对中，与加入传统磁悬浮轴承的电机相比，本申请提供的电机在结构上更为简单。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的电机的第一实施例的径向剖面示意图；

图2是本申请提供的电机的第二实施例的定子的径向剖面示意图；

图3是本申请提供的电机的第三实施例的定子的径向剖面示意图；

图4是本申请提供的电机第四实施例的定子的径向剖面图；

图5是本申请提供的电机第五实施例的定子的径向剖面示意图；

图6为本申请提出的电机第五实施例的定子立体示意图；

图7是本申请提供的一种稳定装置一实施例的结构示意图；

图8是本申请提出的电机第六实施例的定子的轴向剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请提供的电机的第一实施例的径向剖面示意图。

如图1所示，本实施例中的电机包括定子1和转子2，其中定子1包括沿周向由定子槽101彼此间隔的多个定子齿102以及绕设于定子齿102上的定子绕组103。转子2包括沿周向依次排布的多个磁极201，其中相邻两个磁极201朝向电机轴心一侧的极性相反，进而使得相邻的两个磁极201构成磁极对。在本实施例中的电机为14极12槽的永磁电机。在本实施例中，定子绕组103沿周向进行分组，形成多个绕组分组，并与径向相对的绕组分组彼此串联，进而形成一串联支路，串联支路的一端连接相应的相电流U、V、W，另一端作为中性点O。在本实施例中，当转子2相对于定子1产生径向偏移时，定子1无法产生径向回复力，因此需要施加额外的轴承来约束转子2的径向偏移。

本申请基于上述电机进一步设计了一种减少转子与定子之间的径向偏移的电机，和传统方法不一样的是，本申请定子设置有至少一绕组单元，每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个子绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，至少两个子绕组单元内的感应电势具有相反的变化趋势，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子的径向偏移方向互为反向的径向回复力，可以减少使用结构复杂的径向轴承。

本申请提供了一种电机，该电机包括：

转子；定子，包括至少一绕组单元，其中每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个子绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，至少两个子绕组单元内的感应电势具有相反的变化趋势，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子的径向偏移方向互为反向的径向回复力。

上述方案，电机的定子包括至少一绕组单元，每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子径向偏移方向互为反向的径向恢复力。上述电机在无需附加其他传感器和控制器的情况下，实现了转子的径向自动对中，与加入传统磁悬浮轴承的电机相比，上述方案在结构上更为简单。

具体请参阅图2，图2是本申请提供的电机第二实施例的径向剖面示意图。

如图2所示，在本实施例中，以三相永磁电机为例进行描述，由于本实施例中的转子与图1所示的转子类似，因此在图2中仅显示了具体的定子结果。该三相永磁电机为分数槽集中绕组电机，且其槽数与相数之比Z/m为偶数，因此该电机的每一相绕组单元都可以形成沿圆周180°对称分布的子绕组单元，而且每相绕组单元可以产生180°对称的力偶力矩。

在本实施例中，电机的槽数Z＝36，极对数P＝20，相数m＝3。具体来说，在本实施例中，U相绕组占用槽1、2、3、4，槽10、11、12、13，槽19、20、21、22以及槽28、29、30、31，W相绕组占用槽4、5、6、7，槽13、14、15、16，槽22、23、24、25以及槽31、32、33、34，V相绕组占用槽7、8、9、10，槽16、17、18、19，槽19、20、21、22以及槽34、35、36、1。此时，槽1、2、3、4内的U相绕组形成一子绕组单元，槽19、20、21、22内的U相绕组形成另一子绕组单元，二者沿圆周180°对称分布形成一绕组单元。其余绕组按照类似的方式，由周向相邻的同相绕组构成一子绕组单元，并进一步由沿圆周180°对称分布的两个子绕组单元形成一绕组单元。

在其他实施例中，亦可以采用其他方式形成绕组单元，只需要保证定子具有至少一绕组单元，而每个绕组单元中包含绕转子的轴向呈旋转对称的至少2个子绕组单元。每个子绕组单元内的绕组数量不做限制。

在本实施例中的电机，定子每相绕组单元包含2个子绕组单元，定子每相绕组单元被分成沿圆周180°对称分布的子绕组单元。本实施例中的电机，其中每个子绕组单元占用4个定子槽，并形成3个绕组，同一子绕组单元内的相邻绕组的尾部与尾部相连，使得相邻的3个绕组串联形成一条串联支路。同一绕组单元的进一步串联支路彼此并联。

子绕组单元的数量K_pm满足以下关系：

由此，可以形成两对沿圆周180°对称分布的子绕组单元，每对子绕组单元构成一个绕组单元，进而对于每一相而言，具有两个绕组单元。

在其他实施例中，1个绕组单元包含子绕组单元的数量可以是2个或2个以上，进一步地，同一绕组单元内的子绕组单元连接成并联支路绕组。

一些实施例中，当极对数P为偶数时，至少2个并联支路绕组按照首端-尾端(异名端)并联，进一步地，至少2个并联支路绕组的一端作为每相绕组单元的中性点。进一步地，如图2所示，在本实施例中，绕组单元的数量为沿定子的周向排列多个，多个绕组单元的子绕组单元的一端彼此连接，以形成一中性点。一些应用场景中，当定子每相绕组单元均不设置绕组接口时，每相绕组单元中至少2个并联支路绕组不设置中性点，此时定子的每相绕组单元构成无源绕组。

一些实施例中，当极对数P为奇数时，至少2个并联支路绕组按照首端-首端和/或尾端-尾端(同名端)并联。进一步地，至少2个并联支路绕组的一端作为每相绕组单元的中性点。一些应用场景中，当定子每相绕组单元均不设置绕组接口时，每相绕组单元中至少2个并联支路绕组不设置中性点，此时定子的每相绕组单元构成无源绕组。

在本实施例中，极对数P为偶数，并联支路绕组的数量为2个，故2个并联支路绕组按照异名端并联。以本实施例中的U相绕组单元为例，每个U相绕组单元有两条正交并联支路绕组、一个中性点以及一个U相绕组端口，进一步地，将本实施例中的电机的三相绕组单元均分别按照上述方法形成180°对称的并联支路绕组，即最终形成180°对称并联的并联支路三相绕组。

进一步地，每相绕组单元均有至少一对180°对称的并联支路绕组。并联支路绕组内的电流在转子与定子间没有产生径向偏移时保持相同，也就是定子与转子之间的气隙相等时，并联支路绕组内的电流保持相同。当转子与定子间产生径向偏移时，也就是转子与定子之间的气隙发生偏差时，气隙大的一侧并联支路绕组和气隙小的一侧并联支路绕组的拉力分别满足以下关系：

其中，F₂为气隙大的一侧并联支路绕组产生的拉力，N为并联支路绕组线圈匝数，i₂为气隙大的一侧并联支路绕组产生的电流，μ为磁导率，A为并联支路绕组的面积，g₀为转子与定子之间的气隙，x为气隙偏差，F₁为气隙小的一侧并联支路绕组产生的拉力，i₁为气隙小的一侧并联支路绕组产生的电流。

由于气隙发生偏差时，转子会朝向气隙小的一侧，气隙小的一侧并联支路绕组的反电动势变大，使得该并联支路绕组的电流变小；同时，气隙大的一侧并联支路绕组的反电动势变小，使得该并联支路绕组的电流变大，因此气隙大的一侧并联支路绕组对转子的径向拉力变大，气息小的一侧并联支路绕组对转子的径向拉力变小，使得转子向着气隙偏差变小的方向变化，使得气隙偏差逐渐趋近0。

进一步地，当定子与转子发生偏移时，并联支路绕组产生的径向恢复力满足以下关系：

其中，F_f为并联支路绕组产生的径向恢复力，e₁和e₂分别为气隙小的一侧并联支路绕组和气隙大的一侧并联支路绕组产生的反电动势，R为并联支路的电阻。

本实施例中的电机槽数Z＝36，极对数P＝20，相数m＝3，因此每相有2对180°对称的并联支路绕组，进一步地，3相有6对180°对称的并联支路绕组，故可以从12个方向主动恢复电机转子对中。

当本实施例的电机未启动时，由于转子未旋转，没有产生反电动势，进一步地也没有产生径向恢复力，转子在径向是不稳定的，因此本实施例的电机可以加装启动保护轴承。可选地，保护轴承的间隙可以为0.1mm-0.5mm。在转子旋转后，转子根据上述原理相对于定子居中设置，此时启动保护轴承不起作用，进而可以减小启动保护轴承的磨损。

本实施例中的电机，可以使用变频电源驱动电机启动，使得在转子未旋转时具备径向恢复力。此时虽然转子未旋转，没有产生出反电动势，然而此时电机绕组具有由变频电源提供的感应电动势，基于上述原理，变频电源提供的感应电动势同样使得转子与定子之间产生径向恢复力。

可选地，本实施例中的电机在转子外的圆周还可以套设有一层导电层，该导电层形成鼠笼绕组的结构。可选地，导电层的材料可以是铝、铜、不锈钢等不导磁金属材料，此处不做限定。因此本实施例中的电机还可以变成为具有感应异步启动功能的同步电机。具体来说，在本实施例中的电机启动过程中，由鼠笼绕组的感应作用形成异步启动，在达到同步转速附近后，自动进入由磁极作用的同步电机运行模式。

可选地，本实施例中的电机可以为外转子电机，也可以是内转子电机。

上述方案，电机的定子包括至少一绕组单元，每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子径向偏移方向互为反向的径向恢复力。上述电机在无需附加其他传感器和控制器的情况下，实现了转子的在径向上的自动对中，与加入传统径向磁悬浮轴承的电机相比，上述方案在结构上更为简单。

进一步，基于上述电机结构，还可以进行各种改进，例如：

可选地，至少两个子绕组单元的数量为n个，并绕转子的轴向呈360°/n旋转对称，其中n为大于或等于2的正整数。例如，一些实施例中，至少两个子绕组单元的数量为3个，则子绕组单元绕转子的轴向呈120°旋转对称。

请参阅图3，图3是本申请提供的电机第三实施例的径向剖面结构示意图。

如图3所示，本实施例中的电机为三相永磁电机，该电机为分数槽集中绕组电机，且其槽数与相数之比Z/m为偶数，因此该电机的每一相绕组单元都可以形成沿圆周180°对称分布的子绕组单元，而且每相绕组单元可以产生180°对称的力偶力矩。在本实施例中，每个子绕组单元包括沿定子的周向相邻设置的至少两个绕组，同一绕组单元内的绕组彼此并联。

具体而言，本实施例中的电机的槽数Z＝36，极对数P＝20，相数m＝3。每相有即6对圆周180°对称分布的子绕组单元，将每相6对子绕组单元的首端并联，成为该相绕组单元的合成端口；并将每相6对子绕组单元的尾端并联，成为该相绕组单元的合成中性点；以此形成三相绕组UVW三相合成端口和对应一个合成中性点。进一步地，该电机可以产生对转子36个方向的径向恢复力。与图2所示的实施例相比，本实施例的每相绕组包含6对并联支路绕组，并联支路增加3倍，使得转子所收到的径向恢复力提高3²＝9倍，该实施例中的连线方式较为复杂，但径向恢复力更大。

上述方案，电机的定子包括至少一绕组单元，每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子径向偏移方向互为反向的径向恢复力。上述电机在无需附加其他传感器和控制器的情况下，实现了转子的在径向上的自动对中，与加装传统径向磁悬浮轴承的电机相比，上述方案在结构上更为简单。一些应用场景中，当定子每相绕组单元均不设置绕组接口时，每相绕组单元中至少2个并联支路绕组不设置中性点，此时定子的每相绕组单元构成无源绕组。

请参阅图4，图4是本申请提供的电机第四实施例的定子径向剖面图。

如图4所示，本实施例中的电机为开关磁阻电机，本实施例中的电机定子槽数Z_d＝24，转子槽数Z_r＝16，相数m＝3。本实施例中的电机定子槽数与相数之比为偶数，因此该电机的每相绕组都可以形成沿圆周180°对称分布的绕组，且可以产生180°对称的力偶力矩。

由于开关磁阻电机的输出力矩满足：

其中，T_e为输出力矩。由于开关磁阻电机的电感比大，则大，因而电机的输出力矩大，故开关磁阻电机的功率密度大。

其中，开关磁阻电机由定子和转子组成，定子进一步包括定子铁芯和绕组单元，转子进一步包括转子铁芯。其中，每相绕组单元包括个子绕组单元，其中每相子绕组单元形成8条并联支路绕组，则该电机的三相绕组可以从24个方向对转子与定子间产生的径向偏移产生恢复力。

进一步地，每相绕组单元包括8个子绕组单元，这8个子绕组单元占用电机8个齿和16个槽。

其中，U相绕组占用槽1、2、4、5、7、8、10、11、13、14、16、17、19、20、22、23共16槽，形成8个U相子绕组单元。其中：槽1、5、7、11、13、17、19、23内的绕组的端口并联形成U相绕组端口，槽2、4、8、10、14、16、20、22内的绕组的端口并联形成U相绕组单元的中性点端口O，并形成U相4对180°对称分布的绕组单元的并联支路绕组；

其中，V相绕组单元占用槽3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21、22、24、1，共16槽，形成8个V相子绕组单元，其中：槽1、3、7、9、13、17、19、21内的绕组的端口并联形成V相绕组单元端口，槽4、6、10、12、16、18、22、24内的绕组的端口并联形成V相绕组单元的中性点端口O，进而形成V相4对180°对称分布的绕组单元的并联支路绕组。

其中，W相绕组单元占用槽2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、21、23、24，共16槽，形成8个W相子绕组单元。其中：槽3、5、9、11、15、17、21、23内的绕组的端口并联形成W相绕组单元端口，槽2、6、8、12、14、18、20、24内的绕组端口并联形成W相绕组单元的中性点端口O；形成W相4对180°对称分布的绕组单元的并联支路绕组。

通过上述的连线，构成三相绕组单元的UVW三相绕组单元的端口和绕组单元的一个中性点。本实施例中的每相绕组单元，都有4对180°对称的并联支路绕组，这些并联支路绕组中的电流在定子与转子之间的气隙不存在偏差时是相同的。若气隙相对于其中一对并联支路绕组方向上存在偏差，转子偏向气隙小的一侧，而气隙小的一侧并联支路的反电势必然变大，电流变小；同时，气隙大的一侧并联支路的反电势变小，电流变大，于是气隙大的一侧对转子的径向拉力变大，气隙小的一侧对转子的径向拉力变小，必然导致气隙向偏差变小的方向变化，并且使气隙偏差稳定下来。

进一步地，本实施例的开关磁阻电机的最大电感L_max和最小电感之比L_min的比值L_max/L_min可以达到6～8，而传统的开关磁阻电机的L_max/L_min大致在2.5左右。

进一步地，本实施例的开关磁阻电机的每一个转子齿的两个齿尖，其中一个齿尖设置成钝角，另一个齿尖设置成锐角，则电机的电感随转角变化的曲线的区间变小甚至消失，若本实施例的开关磁阻电机按钝角的方向顺序地对三相绕组通电，还可以大幅度减小开关磁阻电机的噪声。

进一步地，本实施例中的开关磁阻电机使用了一对轴承间隙为0.1-0.5mm的附加保护轴承。

请参阅图5和6，图5是本申请提出的电机第五实施例的定子的径向剖面示意图。图6为本申请提出的电机第五实施例的定子立体示意图。

如图6所示，本实施例中的定子沿轴向设置成三段，每一段定子对应于一相，每一段定子的绕组设置方式如图5所示。

如图5所示，本实施例中的电机为开关磁阻电机，电机的定子齿槽比为1。可选地，定子齿槽比可以在0.8-0.9之间。每相的定子槽数Z＝16，其中，每相有16个支路绕组单元。进一步地，本实施例中的开关磁阻电机使用了一对轴承间隙为0.1-0.5mm的附加保护轴承。

其中，定子的铁芯分为三段，UVW三相绕组各专用一段定子铁芯，每相都占用各自的全部16个槽；U、V、W三相绕组，其中，每相都占用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16共16槽，其中，1、3、5、7、9、11、13、15槽绕组端口并联分别形成U、V、W各自的三相绕组单元U、V、W端口；其中，2、4、6、8、10、12、14、16槽绕组单元端口并联分别形成U、V、W各自的三相绕组单元的中性点端口O。因此本实施例中U、V、W三相绕组的每相绕组单元都有8对180°对称分布的绕组的并联，进一步地，将上述三相绕组单元的中性点端口并联，形成最终的三相绕组单元。

本实施例中的三相开关磁阻电机，可以是内转子开关磁阻电机，也可以是外转子开关磁阻电机。

上述方案，电机的定子包括至少一绕组单元，每个绕组单元包括绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一绕组单元内的至少两个绕组单元彼此并联，当转子与定子产生径向偏移时，进而使得至少两个子绕组单元对转子产生与转子径向偏移方向互为反向的径向恢复力。上述电机在无需附加其他传感器和控制器的情况下，实现了转子的在径向上的自动对中，与加装传统径向磁悬浮轴承的电机相比，上述方案在结构上更为简单。进一步地，通过将上述电机的定子铁芯沿着电机的轴向间隔设置成三段，并在每一段定子铁芯上采用相同的绕组方式，与传统的每段定子铁芯设置三相绕组的方案相比，上述方案中每段定子的单相绕组数是传统方案的3倍，因此上述方案的开关磁阻电机的转动力矩是传统方案的3倍。通过上述方式可有效提高开关磁阻电机的转动力矩。一些应用场景中，当定子每相绕组单元均不设置绕组接口时，每相绕组单元中至少2个并联支路绕组不设置中性点，此时定子的每相绕组单元构成无源绕组。

请参阅图7，图7是本申请提供的一种稳定装置一实施例的结构示意图。

如图7所示，本申请提供的稳定装置200由稳定装置外壳21和飞轮电机22组成，其中，稳定装置外壳21的内表面用于形成一真空空间，并容纳飞轮电机22，其中飞轮电机22为三相永磁电机，进一步地，飞轮电机22为分数槽集中绕组电机，且为内转子电机。

其中，本实施例中的飞轮电机22的槽数与相数之比Z/m为偶数，因此该飞轮电机22的每相绕组单元都可以形成沿圆周180°对称分布的子绕组单元，且可以产生180°对称的力偶力矩。

本实施例中的飞轮电机22由定子221和转子222构成，转子222可以提供动量。其中，定子221进一步包括定子铁芯和绕组单元，转子222进一步包括转子永磁体。其中，转子铁芯的体积比较大，兼有飞轮的作用。飞轮电机22的定子221每相绕组有2个绕组单元，每个绕组单元被分成沿圆周180°对称的2个子绕组单元，每个子绕组单元有2个绕组，形成2条并联支路绕组。

进一步地，将2个并联支路绕组按照异名端并联，将2并联支路绕组的一段作为相绕组的中性点。将飞轮电机22的三相绕组按照上述绕线方法形成三相绕组的U、V、W相端口以及一个三相绕组的中性点，最终形成180°对称并联的并联支路三相绕组。一些应用场景中，当定子每相绕组单元均不设置绕组接口时，每相绕组单元中至少2个并联支路绕组不设置中性点，此时定子的每相绕组单元构成无源绕组。

进一步地，每相绕组单元均有至少一对180°对称的并联支路绕组。并联支路绕组内的电流在转子与定子间没有产生径向偏移时保持相同，也就是定子221与转子222之间的气隙相等时，并联支路绕组内的电流保持相同。若定子221与转子222之间的气隙存在偏差时，转子222被吸向气隙小的一侧，而气隙小的一侧并联支路的反电势必然变大，电流变小；相反，气隙大的一侧并联支路的反电势变小，电流变大，于是气隙大的一侧径向拉力变大，气隙小的一侧径向拉力变小，必然导致气隙向偏差变小的方向变化，并且使气隙偏差稳定下来。

由于飞轮电机22的转子222与定子221之间具有轴向和径向的自动回中作用，可以提高飞轮之间的转速，使得飞轮存储的能量大幅增加。

一些应用场景中，稳定装置200可以用于轿车和小型电动汽车，其中稳定装置200中飞轮电机22的额定转速为15000rpm，角动量为1000NmS，减摇力矩为2500Nm，稳定装置200可以存储150Wh的能量，储能速度为10W/s，储能放电时间为0.1-7200s。

一些应用场景中，稳定装置200可以用于船舶，其中飞轮电机22的转子半径为260mm，高度为50mm，转速为20000RPM。

值得注意的是，上述定子绕组的设置方式可以应用于其他类型的电机，例如感应电机。同时，该电机可以是电动机，也可以是发电机，只需绕转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元内的感应电动势能够随转子的径向偏移产生相反的变化区域进而使得至少两个子绕组单元对转子的径向作用力的合力与转子径向偏移方向互为反向即可。

如图8所示，图8是本申请提出的电机第六实施例的定子的轴向剖面示意图。在本实施例中，进一步通过转子与定子之间的相互作用提供轴向悬浮功能。

如图8所示，本申请提供的电机300包括定子31和转子32。其中，定子31包括沿电机的轴向间隔设置的多个定子分段311、定子绕组312和第一支撑体313。转子32进一步包括沿所述电机的轴向间隔设置的多个转子分段321和第二支撑体322。其中，在本实施例中，定子分段311和转子分段321的数量分别为5个，在其他实施例中，定子分段311和转子分段321的数量可以根据需要进行设置。例如，在一实施例中，可以仅对定子31进行分段，而不对转子32进行分段。在本实施例中，定子分段311与转子32嵌套设置，转子32吸引多个定子分段311，以在转子32和定子31之间产生轴向偏移时产生轴向回复力。

进一步地，相邻的定子分段311沿轴向具有第一轴向间隙D1，定子31沿电机300的径向具有一径向间隙D2，其中第一轴向间隙D1为径向间隙D2的1到2倍。

进一步地，定子分段311沿轴向具有一轴向厚度D3，轴向厚度D3为第一轴向间隙D1的4到5倍。

进一步地，转子32包括沿电机的轴向间隔设置的多个转子分段321，转子分段321分别沿轴向与相应的定子分段311至少部分重合设置，并吸引相应的定子分段311，相邻的转子分段321沿轴向具有第二轴向间隙D4。

进一步地，转子32两端的相邻两个转子分段321之间的第二轴向间隙为转子32中间的相邻两个转子分段321之间的第二轴向间隙的1.5到2倍。

其中，转子中间的第二轴向间隙等于第一轴向间隙。

其中，转子分段321为永磁体，定子分段311为铁芯。

进一步地，定子分段311与转子分段321沿电机300的径向相邻设置，定子31进一步包括沿径向位于定子分段311背离转子分段321的第一支撑体313，第一支撑体313沿电机300的轴向连续设置，多个定子分段311支撑与第一支撑体313上；转子32进一步包括沿径向位于转子分段321背离定子分段311的第二支撑体322，第二支撑体322沿轴向连续设置，多个转子分段321支撑于第二支撑体322上。

上述方案，通过将上述电机的定子铁芯沿着电机的轴向间隔设置成多个定子分段，多个定子分段与转子嵌套设置，转子吸引多个定子分段，使得转子与定子之间产生轴向偏移时提供轴向恢复力，使得上述电机的转子在轴向上的自动对中，与加入传统轴向磁悬浮轴承的电机相比，上述方案在结构上更为简单。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，方式利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种电机，其特征在于，所述电机包括：

转子；

定子，包括至少一绕组单元，其中每个所述绕组单元包括绕所述转子的轴向呈旋转对称的至少两个子绕组单元，同一所述绕组单元内的所述至少两个子绕组单元彼此并联，当所述转子与所述定子产生径向偏移时，所述至少两个子绕组单元内的感应电势具有相反的变化趋势，进而使得所述至少两个子绕组单元对所述转子产生与所述转子的径向偏移方向互为反向的径向回复力。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述至少两个子绕组单元的数量为n个，并绕转子的轴向呈360°/n旋转对称，其中n为大于或等于2的正整数。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述至少两个子绕组单元的数量为2个，并绕转子的轴向呈180°旋转对称。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述子绕组单元包括沿所述定子的周向相邻设置的至少两个绕组，同一所述子绕组单元内的所述至少两个绕组彼此串联，以形成一串联支路，同一所述绕组单元的串联支路彼此并联。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述子绕组单元包括沿所述定子的周向相邻设置的至少两个绕组，同一所述绕组单元内的所述绕组彼此并联。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子上设置有磁极，所述转子的极对数为偶数，每个所述绕组单元内的至少两个子绕组单元的同名端并联。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子上设置有磁极，所述转子的极对数为奇数，每个所述绕组单元内的至少两个子绕组单元的异名端并联。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述绕组单元的数量为沿所述定子的周向排列多个，多个所述绕组单元的所述子绕组单元的一端彼此连接，以形成一中性点。

9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子相对于所述定子的转动过程中，所述感应电势为所述至少两个子绕组单元内的反电势。

10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子相对于所述定子的启动过程中，所述感应电势由所述电机的电源提供。

11.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机为永磁电机、开关磁阻电机或感应电机。